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Basic Scientific Research
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骨髓抑制模型:环磷酰胺还是白消安更适合候选药开发
探索生命空间,助力基础研究

PREFACE 00

前言

骨髓抑制候选药进入动物阶段以后,环磷酰胺(Cyclophosphamide,CTX)和白消安(Busulfan,BU)是两种非常常见的造模药物。

表面上看,两套模型最终都能得到类似结果:外周血细胞下降,骨髓细胞减少,造血组织受损。候选药治疗后,如果白细胞回升、骨髓有核细胞增加,再配上HE、造血因子和几个干/祖细胞指标,一套药效数据似乎就已经完整。

真正做到候选药开发时,两种模型回答的问题其实有很大差别。

CTX更接近“化疗以后出现一段明显的骨髓抑制,然后逐渐恢复”这一临床场景。模型通常具有比较清楚的下降期、谷值和恢复期,因此特别适合研究化疗相关中性粒细胞减少、促进血象恢复以及支持治疗类产品。

白消安则更容易把损伤向造血干/祖细胞(Hematopoietic Stem/Progenitor Cell,HSPC)层面推进。它本身也是造血干细胞移植预处理中经典的化学清髓药物。随着剂量和给药方案增加,模型可以从部分HSPC损伤一直推进到明显骨髓清除,为HSC保护、骨髓微环境修复、移植预处理减毒和造血重建类候选药提供更深的评价窗口。

因此,CTX和BU之间真正需要选择的,并不是谁的WBC降得更多。

更重要的是候选药准备解决哪一层临床问题。

如果产品定位是化疗后中性粒细胞减少,希望让患者尽快度过血象谷值,CTX通常更加直接;如果产品声称修复HSC、自我更新、骨髓niche或者长期造血储备,只有外周血恢复就明显不够,BU往往能提供更有挑战性的模型。

此外,还有一个经常被忽略的开发问题。

支持治疗药物最终不会只给健康小鼠使用,而是给正在接受抗肿瘤治疗的患者使用。一款药能够保护骨髓很好,但如果它同时保护肿瘤细胞,降低化疗药的抗肿瘤作用,整个产品逻辑都会发生变化。

所以骨髓抑制候选药真正需要建立的证据链,应该从“血细胞有没有升高”继续往前走:最低点有多深、恢复速度有没有加快、哪一系造血真正恢复、HSC功能有没有回来、骨髓微环境有没有修复,以及在保护骨髓的同时有没有影响化疗抗肿瘤作用。

导读

一、CTX和BU到底造成了哪两类骨髓损伤

二、为什么CTX更适合模拟化疗后的动态骨髓抑制

三、为什么BU更适合把问题推进到HSC和长期造血储备

四、外周血下降和真正的骨髓损伤为什么不能完全等同

五、WBC下降很明显,为什么仍然不能证明出现了全系骨髓抑制

六、看最低点还是看恢复速度,为什么对应两种不同药效

七、CTX模型为什么一定要建立自己的血象时间轴

八、单次大剂量CTX和连续CTX应该怎么选

九、化疗后中性粒细胞减少为什么应该优先看ANC

十、为什么红系和血小板不能照搬白细胞的观察时间

十一、G-CSF为什么不是所有骨髓抑制候选药的通用阳性药

十二、BU剂量升高以后为什么模型会从骨髓抑制进入清髓

十三、外周血恢复以后,HSC为什么仍可能没有真正恢复

十四、LSK增加为什么还不能证明长期造血能力恢复

十五、骨髓有核细胞数恢复为什么同样不等于造血系统修复

十六、HSC损伤和骨髓niche损伤应该怎样拆开

十七、脾脏增大为什么可能提示髓外造血正在代偿

十八、候选药从造模前开始给到底证明了什么

十九、nadir前、nadir时和nadir后给药应该怎样根据MOA选择

二十、骨髓保护药为什么必须警惕同时保护肿瘤细胞

二十一、健康小鼠阳性以后为什么值得升级到荷瘤+化疗模型

二十二、不同MOA候选药应该优先选择CTX还是BU

二十三、PK/PD在骨髓抑制候选药中应该怎样做

二十四、第一模型阳性以后第二模型怎么选才真正增加信息

二十五、CTX和BU骨髓抑制研究最常见的实验设计误区

二十六、一套更完整的骨髓抑制候选药开发路线

二十七、博恩生物可以为骨髓抑制候选药提供哪些实验支持

SECTION 01

01

CTX和BU到底造成了哪两类骨髓损伤

CTX和BU都属于具有DNA损伤作用的烷化类药物,但两者在临床使用背景和形成的模型特征上存在明显区别。

CTX需要经过肝脏代谢活化,随后产生能够形成DNA交联的活性代谢物。快速增殖的造血细胞对这种损伤非常敏感,因此连续或者较高剂量CTX很容易造成外周白细胞下降、骨髓细胞减少和免疫器官改变。

由于造血系统仍然保留一定再生能力,CTX停止以后往往会出现比较明显的恢复过程。

这正是CTX最大的模型价值。

它可以把“化疗损伤—血象下降—出现谷值—逐渐恢复”这一过程压缩进比较适合药效研究的时间窗口。

BU同样通过DNA烷化和交联造成细胞毒性,但它与造血干细胞移植预处理的关系更紧密。随着暴露增加,BU能够明显降低骨髓HSPC储备,为供者造血细胞腾出骨髓空间。

因此,BU可以被设计成不同深度。

较温和的方案可以用于研究较持久的骨髓损伤和恢复;进一步增加强度以后,就逐渐接近reduced-intensity conditioning甚至myeloablation。

这使两套模型天然拥有不同的开发重点。

CTX更适合动态化疗性骨髓抑制。

BU更适合深层HSPC损伤和造血重建。

SECTION 02

02

为什么CTX更适合模拟化疗后的动态骨髓抑制

很多化疗后支持治疗产品真正希望解决的,并不是让骨髓永远不受损,而是缩短患者处于高风险低血细胞阶段的时间。

CTX恰好非常适合研究这个问题。

造模以后,外周血细胞会经历下降过程,随后进入最低点,再随着残余祖细胞重新增殖、分化和释放进入外周血而逐渐恢复。

所以CTX模型非常适合构建一条血象动力学曲线。

候选药是否有效,可以从多个角度判断。

它可能让谷值没有那么低,也可能不改变最低点,却让恢复提前;还可能只促进某一系造血恢复,对其他血细胞作用有限。

这三种情况在单一时间点上很容易被混在一起。

例如只在第7天检测一次WBC,一款真正加速恢复的药物可能恰好已经和vehicle都进入反弹期,两组差异很小;另一款只延缓了最初下降的药物,反而可能在这个时间点看起来效果更明显。

所以CTX真正有价值的地方不是“容易把白细胞做低”。

而是它能够让候选药接受完整恢复动力学的考验。

SECTION 03

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为什么BU更适合把问题推进到HSC和长期造血储备

成熟血细胞恢复依赖剩余造血干/祖细胞不断补充。

因此,外周血恢复速度很重要,却不能完全代表造血系统长期储备。

BU的优势恰好在这里。

当造模强度足够时,损伤可以明显进入HSC、MPP和其他祖细胞层。即使后期外周成熟血细胞已经有所恢复,骨髓里真正能够承担长期自我更新和再次应激的造血储备仍可能不足。

这类模型特别适合一批普通CTX短周期模型很难回答的候选药。

例如产品声称保护HSC静息和自我更新,或者减少化疗导致的长期骨髓衰竭,只观察WBC意义有限。

如果产品主要修复骨髓基质细胞、SCF/CXCL12等niche支持,也需要一个足够深的骨髓损伤背景,才能看出微环境修复有没有转化成真正造血重建。

另外,BU还是HSCT预处理的重要模型工具。

所以一旦产品定位开始涉及conditioning减毒、HSC归巢、engraftment或者骨髓空间重建,BU提供的信息会远多于普通CTX模型。

SECTION 04

04

外周血下降和真正的骨髓损伤为什么不能完全等同

骨髓是血细胞产生的上游工厂,外周血是最终输出。

两者之间存在明显时间差。

某一种成熟细胞外周数量下降,可以来自骨髓生成不足,也可能受到细胞寿命、组织分布、外周消耗和释放改变影响。

同样,骨髓已经明显受到损伤,外周某些成熟细胞仍可能因为寿命较长而暂时维持在正常范围。

所以“骨髓抑制模型”最好同时包含两层证据。

第一层是外周血。

根据产品适应症评价WBC、ANC、RBC、HGB、PLT、网织红细胞等。

第二层是骨髓。

根据开发阶段进一步评价骨髓细胞量、病理、HSPC分群、祖细胞功能和niche。

如果只有CBC下降,严格来说首先证明的是外周血细胞减少。

真正要声称“修复骨髓造血”,还需要继续往上游验证。

SECTION 05

05

WBC下降很明显,为什么仍然不能证明出现了全系骨髓抑制

CTX模型最常见的一个误区,就是WBC下降以后直接把动物定义成“全血细胞减少”。

实际上不同血细胞对CTX的响应并不同步。

白细胞尤其容易出现明显下降,因此很多造模方案会非常快地获得漂亮WBC动态范围。

红细胞寿命相对较长,短周期模型中即使骨髓红系已经受到影响,成熟RBC和HGB也未必马上形成明显下降。

血小板则更加依赖具体方案。有的CTX模型中PLT可以下降,有的下降有限,甚至可能因为恢复期刺激出现反弹。

所以一个模型能不能用于“多系骨髓抑制”,必须看实际数据。

不能因为使用了CTX,就默认WBC、RBC和PLT一定全部同步下降。

对于主打pancytopenia恢复的候选药,尤其需要预先确认三系都有足够动态范围。

SECTION 06

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看最低点还是看恢复速度,为什么对应两种不同药效

假设CTX处理以后,模型组ANC最低下降到基线的10%。

候选药A让最低值只下降到40%。

候选药B的最低值仍然接近10%,但随后恢复明显更快。

两款药都可能具有开发价值,却代表两种不同的药理。

A更接近hematopoietic protection。

它可能减少造血细胞死亡、降低DNA损伤或者让更多祖细胞在化疗期存活。

B更接近hematopoietic regeneration。

它可能刺激残存HSPC增殖分化、促进粒系恢复或者修复骨髓微环境。

所以评价骨髓抑制候选药时,至少应该区分三个量:

谷值有多低,谷值持续多久,以及恢复到预设安全区间需要多少时间。

临床上患者真正承受感染和延迟下一周期化疗风险的,往往正是这段低血细胞持续时间。

单独比较一个时间点的平均WBC,会丢失大量信息。

SECTION 07

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CTX模型为什么一定要建立自己的血象时间轴

CTX模型对剂量、给药频次、动物品系、年龄和性别都非常敏感。

因此文献中“第几天是谷值”只能作为方案设计参考,很难直接替代本平台预实验。

更成熟的做法,是先用少量动物建立自然病程。

从基线开始连续观察WBC、ANC以及与目标适应症相关的其他血细胞,确定什么时候开始下降、什么时候达到谷值、自然恢复从什么时候启动。

随后再确定正式实验的给药和采血时间。

这一步非常重要,因为CTX有明显的自然恢复能力。

如果正式实验终点恰好已经进入快速反弹期,vehicle组自己就会恢复,候选药效应很容易被压缩。

反过来,如果时间点过早,候选药即使正在促进HSPC扩增,成熟细胞还没有足够时间进入外周血,也可能被误判无效。

所以CTX项目的时间轴本身就是模型QC。

SECTION 08

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单次大剂量CTX和连续CTX应该怎么选

单次较高剂量CTX通常可以快速产生急性血细胞下降,实验周期短,适合早期PoC和一些中性粒细胞减少研究。

连续或者多次CTX则能够制造更持续的造血压力,使骨髓和免疫器官损伤更加明显。

但随着累计剂量提高,模型也会逐渐增加全身毒性。

体重、胃肠道、免疫器官和其他组织都可能受到影响。

因此“连续时间越长”并不自动代表模型越好。

如果产品临床定位是一次化疗周期后的中性粒细胞减少,短周期、有明显ANC谷值和恢复期的方案更加直接。

如果产品希望改善连续化疗后的多系骨髓抑制,可以增加累计损伤,但仍然需要保留足够恢复空间。

模型如果过重到动物持续衰弱、死亡或者骨髓几乎无法自行恢复,候选药筛选就容易进入天花板效应。

SECTION 09

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化疗后中性粒细胞减少为什么应该优先看ANC

很多骨髓抑制动物实验仍然把总白细胞计数作为核心指标。

对于化疗诱导的中性粒细胞减少,绝对中性粒细胞计数(Absolute Neutrophil Count,ANC)通常更贴近真正临床风险。

WBC里同时包含中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞等多个细胞群。

CTX可能强烈抑制淋巴细胞,从而使总WBC下降非常明显,但如果候选药临床定位是降低感染和发热性中性粒细胞减少风险,最终更值得看的仍然是中性粒细胞。

因此,G-CSF类或者粒系恢复候选药可以将ANC、ANC nadir、低ANC持续时间以及恢复速度提高到核心终点。

WBC保留,但退到辅助层。

模型和临床适应症越明确,终点越不应该停留在“总细胞数”。

SECTION 10

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为什么红系和血小板不能照搬白细胞的观察时间

红系、粒系和巨核细胞系统具有不同的成熟过程和外周寿命。

因此三系骨髓抑制不会严格同步。

白细胞尤其是中性粒细胞周转快,所以较早就能够反映骨髓生成变化。

成熟红细胞寿命长得多,短周期实验里HGB可能只发生轻微变化。研究促红系恢复时,仅用和WBC相同的短观察窗,很容易没有足够动态范围。

这类产品更值得加入网织红细胞、红系祖细胞和更长观察时间。

血小板同样需要单独建立时间轴。

如果候选药主打TPO/MPL、巨核细胞成熟或者化疗相关血小板减少,首先应该证明当前CTX方案确实产生稳定PLT下降。

模型没有血小板减少,再多做几个巨核细胞Marker也无法形成理想药效评价。

SECTION 11

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G-CSF为什么不是所有骨髓抑制候选药的通用阳性药

G-CSF是化疗相关中性粒细胞减少非常重要的临床支持治疗,因此在CTX模型中作为阳性对照非常合理。

但它主要验证的是粒系恢复能力。

如果候选药主打贫血、血小板、全系造血或者HSC长期修复,G-CSF就无法承担所有终点的阳性验证。

例如一个候选药让PLT明显恢复,而G-CSF没有作用,这并不说明模型无效。

两者本来就作用于不同造血层级。

同样,候选药主打HSC保护时,短期ANC恢复也不应成为唯一比较标准。

阳性药应该和产品真正希望改善的造血支系、作用层级和临床使用场景匹配。

骨髓抑制并不存在一款可以验证所有机制的万能阳性药。

SECTION 12

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BU剂量升高以后为什么模型会从骨髓抑制进入清髓

BU最需要注意的是剂量强度。

较低或中等强度可以造成HSPC减少和骨髓抑制,同时保留一定宿主造血恢复能力。

随着累计暴露继续提高,越来越多骨髓HSPC被清除,模型开始接近造血干细胞移植前的conditioning。

继续提高以后,宿主毒性和死亡也会快速增加。

所以BU项目开始前必须先定义目的。

如果产品研究化疗性骨髓恢复,模型需要保留明显自然恢复窗口。

如果研究HSCT conditioning,则需要创造足够骨髓空间,让移植细胞能够归巢和植入。

如果研究reduced-intensity conditioning,目标又变成在减少毒性的同时维持足够engraftment。

三类项目即使都使用BU,最佳剂量也不应相同。

SECTION 13

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外周血恢复以后,HSC为什么仍可能没有真正恢复

这是BU模型最值得利用的一点。

外周成熟细胞数量取决于当时造血输出。

只要残余祖细胞能够经过一段时间扩增,外周血就可能重新接近正常。

但真正的HSC储备关注的是另一件事:当动物再次面对感染、化疗、移植竞争或者其他造血应激时,骨髓还有没有足够长期自我更新能力。

这两种状态可以出现脱节。

动物CBC看起来恢复得很好,骨髓深层HSC和MPP储备却仍然不足。

因此,对于声称“恢复造血干细胞功能”的候选药,外周血恢复只能算第一层。

后面还需要看HSC数量、祖细胞输出和功能。

产品定位越靠近长期骨髓储备,越应该减少对一次CBC的依赖。

SECTION 14

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LSK增加为什么还不能证明长期造血能力恢复

小鼠造血研究中,Lin⁻Sca-1⁺c-Kit⁺,也就是LSK群体经常被用来代表HSPC。

这是一个非常重要的检测入口,但LSK内部并不是同一种细胞。

它同时包含不同层级的HSC和MPP。

某种候选药刺激大量短期祖细胞扩增,可以让LSK数量迅速升高,也可以在短时间内推动外周血恢复,却未必真正增加长期自我更新HSC。

所以真正研究HSC修复时,需要继续细分长期HSC、短期HSC、MPP等群体。

再往前一步,可以加入CFU评价祖细胞克隆形成能力。

如果项目已经进入核心机制或者HSC产品确认,移植重建尤其是长期/竞争性重建提供的功能证据更强。

数量告诉我们“细胞回来了多少”。

功能实验才能进一步回答“这些细胞还能不能长期工作”。

SECTION 15

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骨髓有核细胞数恢复为什么同样不等于造血系统修复

骨髓总细胞数是一个很实用的指标,但它的分辨率有限。

候选药可以让大量成熟髓系细胞扩增,从而显著增加bone marrow cellularity,而真正的长期HSC储备仍然不足。

相反,HSC和MPP占骨髓总细胞比例非常低,即使它们发生明显变化,总细胞数也不一定敏感。

所以骨髓有核细胞数更适合回答“骨髓总体细胞量有没有恢复”。

如果产品真正针对HSC、祖细胞或某一造血支系,仍然需要继续分层。

比较成熟的证据可以形成:

外周血→骨髓总细胞→HSPC结构→CFU→长期重建。

不同开发阶段做到哪一层,可以根据产品定位决定。

SECTION 16

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HSC损伤和骨髓niche损伤应该怎样拆开

骨髓抑制并不只发生在造血细胞。

骨髓基质细胞、血管内皮、成骨相关细胞以及SCF、CXCL12等微环境信号共同维持HSC存活、静息、归巢和分化。

CTX和BU都可能在不同程度上损伤这套生态。

因此一款候选药让HSC恢复,并不一定意味着它直接作用HSC。

另一种可能是它首先保护了骨髓niche,使残余HSC重新获得生长和分化支持。

这类机制可以通过几种方法逐步拆开。

可以直接检测HSPC和BMSC各自的损伤与恢复,也可以做HSPC-BMSC共培养、条件培养基或者交换实验。

如果候选药只处理基质细胞以后,也能提高HSPC克隆形成能力,就开始支持niche-mediated hematopoietic recovery。

对于MSC、FGF、CXCL12、SCF、抗氧化和骨髓微环境类产品,这一层尤其值得做。

SECTION 17

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脾脏增大为什么可能提示髓外造血正在代偿

小鼠的脾脏具有较强的髓外造血能力。

骨髓受到明显损伤以后,部分造血活动可以转移到脾脏。

因此候选药给药后,如果外周血明显恢复,同时脾脏明显增大、脾脏造血细胞扩增,就需要判断恢复来源。

这并不意味着药效不好。

促进髓外造血本身也可能帮助动物渡过骨髓抑制期。

但如果产品声称“修复骨髓造血微环境”,主要恢复却由脾脏承担,机制结论就需要调整。

所以骨髓抑制研究中,脾指数不能永远简单解释为“免疫功能恢复”或者“炎症减轻”。

在这一模型里,脾脏还是一个重要的替代造血器官。

SECTION 18

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候选药从造模前开始给到底证明了什么

很多骨髓抑制研究习惯在CTX或BU处理以前就开始候选药给药。

这种设计非常适合证明hematoprotection。

药物提前存在于体内,可以在DNA损伤、氧化应激和细胞死亡发生之前保护造血细胞或骨髓微环境。

问题在于临床产品未来什么时候使用。

如果候选药准备与化疗同步使用,预防性设计有明确价值。

如果产品定位是患者已经发生中性粒细胞减少以后进行救援,那么从造模前给药就不能完全代表目标临床场景。

因此核心候选物阶段最好逐渐增加治疗性窗口。

等血象已经开始下降甚至接近谷值后再治疗,能够更直接检验药物是不是在促进真正恢复。

SECTION 19

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nadir前、nadir时和nadir后给药应该怎样根据MOA选择

不同给药时间对应不同产品。

如果候选药主要减少DNA损伤、降低ROS或者阻止HSPC凋亡,它需要相对靠近化疗损伤发生的早期窗口。

等大量细胞已经死亡以后再给,药理窗口可能已经错过。

如果产品主要刺激HSPC扩增、促进粒系分化或者修复niche,可以允许更晚介入。

甚至在血象已经到达nadir以后仍能明显加快恢复,反而更能证明“救援型”作用。

因此治疗窗口本身就是机制工具。

同一个候选药可以比较预防性、早治疗和nadir后救援。

如果只有预防性有效,产品更偏protective。

如果nadir后仍然有效,则更支持regenerative/recovery作用。

SECTION 20

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骨髓保护药为什么必须警惕同时保护肿瘤细胞

这是骨髓抑制支持治疗产品最需要解决的开发风险之一。

CTX本身就是抗肿瘤药物。

如果候选药通过广谱抗凋亡、DNA保护、ROS清除或者细胞周期保护减轻骨髓毒性,它是否也会让肿瘤细胞更加耐受化疗,需要单独确认。

在健康小鼠模型中看不到这个问题。

因为动物根本没有肿瘤。

一款药可以把WBC、HGB、PLT和骨髓病理全部改善得非常漂亮,但这些结果并不能证明它和化疗联用时安全。

特别是抗氧化、DNA修复、细胞死亡、细胞周期和广谱生长因子类产品,越接近CTX杀伤肿瘤的核心机制,后期越应该加入肿瘤控制验证。

SECTION 21

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健康小鼠阳性以后为什么值得升级到荷瘤+化疗模型

健康动物CTX模型非常适合第一轮PoC。

它能够减少肿瘤本身造成的营养、炎症和骨髓影响,使骨髓药效更加容易解释。

但进入核心候选物阶段以后,真正需要模拟的是患者场景:

动物先存在肿瘤,再接受CTX或其他化疗,然后候选支持治疗药参与其中。

这时同时需要观察两类终点。

一类是hematologic benefit,包括ANC、其他血细胞、骨髓和恢复时间。

另一类是tumor control,包括肿瘤体积、肿瘤负荷或相应抗肿瘤终点。

理想结果是候选药能够明显缩短骨髓抑制,却不削弱CTX的抗肿瘤作用。

如果能够进一步证明候选药对肿瘤本身没有促增殖或抗凋亡作用,产品证据会更加完整。

SECTION 22

22

不同MOA候选药应该优先选择CTX还是BU

候选药方向CTX优先级BU优先级更适合回答的问题
G-CSF样粒系恢复很高化疗后ANC恢复
化疗后中性粒细胞减少很高较低nadir和恢复时间
多系造血恢复需先确认三系动态范围
促红系产品中高需要更长红系观察窗口
促血小板产品视方案而定先确认PLT抑制深度
HSC保护很高长期干细胞储备
HSC自我更新很高HSC/MPP及功能重建
骨髓niche修复很高微环境支持和长期造血
抗DNA损伤/抗氧化很高需要警惕模型MOA过度匹配
化疗支持治疗很高临床化疗后恢复
HSCT conditioning减毒很高清髓、engraftment和毒性
HSC归巢/植入促进很高conditioning后的重建
pancytopenia产品需验证多系和深层骨髓损伤
长期骨髓储备恢复很高CBC之后继续看HSC功能

这张表真正反映的是候选药的作用层级。

越靠近短期血细胞恢复,CTX越有优势。

越靠近长期HSC和造血生态,BU的价值越高。

SECTION 23

23

PK/PD在骨髓抑制候选药中应该怎样做

骨髓抑制支持治疗药同样需要PK/PD,只是作用组织和传统肿瘤药不同。

如果候选药直接作用HSPC,需要知道有效暴露是否覆盖骨髓损伤和恢复窗口。

如果是长效蛋白或生物药,需要确定一次给药能否覆盖整个nadir期。

如果产品主要作用骨髓微环境,则需要关注骨髓组织或相关细胞的target engagement。

粒系候选药可以建立:

暴露→近端PD→骨髓粒系祖细胞变化→ANC恢复。

HSC类产品则可以建立:

暴露→HSC/niche target engagement→HSPC结构→CFU/重建功能→长期血象。

另外,严重骨髓抑制和多器官毒性本身也可能改变候选药PK。

核心阶段最好避免只依赖正常动物中的单次药代数据。

SECTION 24

24

第一模型阳性以后第二模型怎么选才真正增加信息

第二模型应该挑战第一模型最容易给候选药创造的优势。

第一模型或候选药特点更有价值的第二模型主要增加的信息
CTX促进WBC恢复阳性BU能否处理更深层HSPC损伤
CTX ANC恢复阳性另一临床相关化疗方案排除CTX特异性
BU HSC保护阳性CTX是否具有化疗支持治疗价值
BU niche修复阳性移植重建模型验证HSC植入和功能
健康鼠CTX阳性荷瘤+CTX是否影响抗肿瘤作用
抗氧化药CTX阳性BU或另一骨髓毒性入口排除CTX氧化损伤过度匹配
G-CSF样产品CTX中性粒减少对应真实粒系适应症
多系产品BU/稳定pancytopenia模型验证三系恢复
HSC产品长期移植重建验证真正自我更新
conditioning产品BU+HSC移植同时看毒性和engraftment

CTX和BU最有价值的地方之一,就是可以彼此形成明显不同的损伤深度。

如果候选药在CTX里已经让WBC明显恢复,第二轮继续修改CTX一个剂量,主要增加的是重复性。

进入BU以后,候选药面对的是更深层的HSPC挑战,增加的开发信息会更多。

SECTION 25

25

CTX和BU骨髓抑制研究最常见的实验设计误区

1、把CTX和BU统一理解成两种可以互换的“降白细胞药”,没有根据候选药作用层级选择模型。

2、只看WBC下降就定义全系骨髓抑制,没有确认RBC、HGB和PLT是否真正形成动态范围。

3、候选药临床定位是化疗后中性粒细胞减少,动物主要终点仍然只有总WBC,没有ANC。

4、所有血细胞都固定在同一天检测,没有考虑粒系、红系和巨核系恢复速度不同。

5、只在一个终点采血,完全不知道模型谷值发生在什么时候。

6、CTX模型进入自然快速恢复期以后才检测药效,vehicle组自己反弹,候选药差异被压缩。

7、CTX剂量做得过重,动物持续衰弱甚至死亡,却认为模型越重越有说服力。

8、CTX过轻,WBC只短暂下降,第二天就快速恢复,候选药没有足够治疗窗口。

9、从CTX第一天以前就给候选药,却把结果写成“治疗化疗后骨髓抑制”。

10、候选药只在预防性给药有效,没有进一步验证发生骨髓抑制以后是否仍有恢复作用。

11、把G-CSF作为所有骨髓抑制研究的统一阳性对照,即使产品主要作用RBC、PLT或HSC。

12、短周期CTX模型中HGB没有明显下降,却继续用它评价促红系候选药。

13、CTX方案PLT没有下降,仍然直接评价促血小板产品。

14、BU只根据文献mg/kg复制方案,没有先确认当前品系和给药方式对应的是部分骨髓抑制还是深度清髓。

15、BU强度不断提高,最终主要观察到死亡和系统毒性,药效窗口反而丢失。

16、BU外周血恢复以后就宣布HSC已经修复,没有进一步检测HSPC。

17、只看LSK数量增加,就直接声称长期HSC自我更新恢复。

18、只看骨髓有核细胞数恢复,没有区分成熟细胞、祖细胞和真正HSC。

19、研究骨髓niche,只检测SCF或CXCL12表达,没有证明微环境真的能够恢复HSPC功能。

20、脾脏明显增大、外周血恢复,却全部解释成骨髓恢复,没有考虑髓外造血。

21、候选药明显抗凋亡或者抗DNA损伤,却没有评估是否同时保护肿瘤细胞。

22、整个项目都在健康小鼠完成,缺少荷瘤+化疗条件下的安全性和有效性验证。

23、荷瘤模型中只看血象,没有同步确认候选药是否削弱CTX抑瘤效果。

24、产品主打HSC长期修复,却没有CFU或长期造血功能验证。

25、核心候选物只有血浆PK,没有将暴露和骨髓近端PD连接。

26、CTX阳性后第二模型仍然只换另一种CTX剂量,没有改变骨髓损伤深度。

27、BU阳性以后只继续提高BU剂量,没有进入真实化疗支持或移植重建场景。

28、把“血常规恢复”“骨髓细胞恢复”“HSC功能恢复”和“长期造血重建”写成同一个结论,没有区分证据层级。

SECTION 26

26

一套更完整的骨髓抑制候选药开发路线

1、先定义产品准备解决哪一层骨髓抑制

如果产品面向化疗后中性粒细胞减少,核心问题是ANC nadir和恢复速度。

如果产品面向多系骨髓抑制,需要同时建立红系和血小板动态。

如果产品声称保护HSC、修复骨髓niche或者辅助HSCT,则需要把研究层级进一步推进到HSPC和长期造血重建。

2、根据临床场景选择第一模型

化疗后支持治疗优先考虑CTX。

深层HSPC损伤、清髓和移植相关产品优先考虑BU。

不要因为某一套模型实验室更熟悉,就长期固定使用。

3、先做自然病程预实验

CTX重点确定血象下降、nadir和recovery。

BU重点确定不同剂量对应的外周血、骨髓细胞和HSPC损伤深度。

正式实验的时间点应该建立在自己模型数据上。

4、根据适应症确定核心血细胞终点

中性粒细胞减少看ANC。

贫血产品看HGB、RBC并增加网织红细胞等更早期指标。

血小板产品确保PLT真正下降。

多系产品则分别建立各系时间轴。

5、把保护和恢复分开

通过多时间点判断候选药究竟让nadir变浅,还是让nadir之后恢复变快。

两种药效对应不同MOA和临床定位。

6、核心候选物增加治疗性给药

预防性PoC完成以后,把给药时间逐渐向骨髓损伤后移动。

救援型产品尤其需要证明nadir附近甚至nadir以后仍然有效。

7、从CBC推进到骨髓层

根据产品增加骨髓病理、cellularity和相应造血细胞分群。

只有真正需要回答的指标才进入方案,避免固定堆一套造血Marker。

8、HSC类产品进一步做到HSC/MPP分层

不要停留在一个LSK总群。

根据机制进一步区分长期HSC、短期HSC和MPP,确定药物究竟在保护哪一级造血储备。

9、增加功能性造血评价

HSC或祖细胞候选药进一步加入CFU。

进入关键候选物或移植相关项目以后,再根据需要使用长期或竞争性重建验证真正造血能力。

10、骨髓niche产品同时评价基质端和造血端

只看到BMSC恢复不够。

最终要证明微环境修复能够提高HSPC存活、克隆形成或者重建能力。

11、分析骨髓和脾脏各自贡献

如果候选药强烈促进脾脏髓外造血,需要把这一作用单独解释。

避免将所有外周血恢复都归到骨髓。

12、建立暴露—PD—血象恢复关系

确定有效暴露需要覆盖损伤期还是恢复期,并把近端靶点变化和后续造血结果联系起来。

13、健康动物阳性后进入荷瘤+化疗

重点同时观察hematopoietic rescue和tumor control。

候选药改善骨髓的同时不能明显降低化疗抗肿瘤作用。

14、第一模型阳性后改变损伤深度

CTX阳性候选药可以进入BU确认能否处理HSPC深层损伤。

BU阳性产品如果最终定位化疗支持,也应该回到CTX等临床相关化疗场景。

15、移植相关产品真正进入conditioning+HSCT模型

对于niche开放、conditioning减毒和engraftment促进产品,单纯看BU后WBC意义有限。

最终应该看供者HSC归巢、嵌合、血细胞重建和宿主毒性。

16、最终形成真正的Go/No-Go证据链

比较成熟的化疗后骨髓抑制候选药,应当能够证明它在治疗性窗口中缩短关键血细胞低值持续时间,作用与骨髓target engagement和目标造血支系一致,并且在荷瘤化疗条件下仍然保留造血获益,同时不明显削弱抗肿瘤作用。

如果产品进一步声称修复HSC或者长期造血,则需要继续证明HSC/MPP结构、克隆形成乃至长期重建能力同步恢复。

如果产品面向HSCT conditioning,则评价重点再次发生变化:减少BU毒性的同时,仍然需要给供者HSC留下足够的骨髓空间和engraftment机会。

产品定位不同,Go/No-Go标准也必须不同。

SECTION 27

27

博恩生物可以为骨髓抑制候选药提供哪些实验支持

1、可以根据产品定位选择CTX或BU模型

针对化疗后中性粒细胞减少、多系骨髓抑制、HSC修复、骨髓niche以及HSCT conditioning等不同方向,确定适合的第一模型和后续升级路线。

2、可以建立标准化CTX骨髓抑制模型

根据候选药适应症优化CTX剂量、频次和周期,建立具有明确下降期、谷值和恢复期的血象动态。

3、可以建立BU骨髓损伤和清髓模型

根据研究目的控制BU强度,从较持久HSPC损伤到conditioning不同层级建立模型,避免模型过轻或者过度清髓。

4、可以开展多时间点血常规评价

连续评价WBC及不同白细胞分类、RBC、HGB、PLT等指标,根据产品定位建立nadir和recovery curve。

5、可以开展ANC相关评价

针对化疗诱导中性粒细胞减少候选药,将ANC、最低值和恢复时间提高到核心终点,使动物药效更接近临床适应症。

6、可以开展红系和巨核系恢复研究

针对贫血和血小板候选药,根据不同造血周期设计更适合的检测窗口,并增加相应前体和功能指标。

7、可以开展骨髓组织学和cellularity评价

结合骨髓病理和总细胞量,判断候选药对整体骨髓结构和造血细胞恢复的影响。

8、可以开展HSC/HSPC流式分群

根据项目评价LSK及进一步HSC、MPP等亚群,将外周血恢复进一步追溯到造血干/祖细胞层。

9、可以开展CFU造血祖细胞功能评价

针对HSC/HSPC候选药,通过克隆形成能力判断恢复的细胞是否真正保留分化潜能。

10、可以开展骨髓微环境研究

针对BMSC、SCF、CXCL12、FGF及其他niche方向,评价基质细胞损伤和造血支持能力,将微环境恢复和HSPC药效连接。

11、可以开展骨髓基质—HSPC共培养机制研究

通过直接共培养、条件培养基和阻断实验,区分候选药直接作用HSPC还是通过niche间接促进造血。

12、可以开展脾脏髓外造血评价

结合脾脏重量、组织学和造血细胞分析,判断外周血恢复主要来自骨髓重建还是髓外造血代偿。

13、可以设计预防性和治疗性不同给药窗口

根据候选药属于骨髓保护还是恢复促进,分别安排CTX/BU前、损伤形成期和nadir后的治疗方案。

14、可以开展阳性药匹配设计

针对粒系恢复使用G-CSF类参照,其他造血支系和HSC类产品根据具体机制设计更匹配的阳性对照,避免所有骨髓抑制项目固定使用一种阳性药。

15、可以开展血浆和骨髓相关PK/PD

建立候选药暴露、骨髓target engagement、造血细胞变化和最终外周血恢复之间的关系。

16、可以开展荷瘤+化疗+骨髓支持治疗模型

核心候选物阶段同步评价肿瘤控制和血象恢复,确认候选药保护骨髓的同时不会明显削弱化疗抗肿瘤作用。

17、可以开展BU conditioning和造血重建相关研究

针对HSCT辅助、HSC归巢和conditioning减毒产品,根据项目进一步评价供者细胞植入、嵌合和长期血细胞重建。

18、可以根据第一模型结果设计第二模型

CTX阳性以后使用BU增加HSPC损伤深度,BU阳性以后回到CTX验证临床化疗支持价值;健康动物阳性后进一步升级荷瘤化疗,将模型逐渐推向真实患者场景。

CTX和BU都能做出骨髓抑制,却不应该被理解成两种可以随意互换的造模药。

CTX真正有价值的地方,是它能够把临床化疗后非常重要的一段时间过程做出来。

血细胞先下降,进入最低点,然后恢复。

因此对于G-CSF样产品、化疗后中性粒细胞减少以及促进血象恢复的候选药,真正应该关心的是ANC最低到哪里、低值持续多久、候选药能不能让患者样风险窗口缩短。

BU则把问题向造血系统上游推进。

一个候选药在BU模型中能够让外周血恢复当然很好,但如果产品准备声称修复HSC,还应该继续追问:长期HSC和MPP回来了没有,CFU能力恢复没有,再次面对造血应激时还有没有真正重建能力。

两套模型对应的是两个不同层面的“恢复”。

CTX更适合看血细胞能不能更快回来。

BU更适合进一步追问,支撑这些血细胞的造血系统究竟修好了多少。

而对于医药企业来说,真正完整的开发路径还需要再向前走一步。

健康动物里的骨髓保护只是PoC。

最终产品是和化疗一起进入肿瘤患者体内的。

所以核心候选物必须逐渐回答一个更加现实的问题:

这个药能不能在不明显削弱抗肿瘤治疗的前提下,把造血系统保护下来或者更快地恢复。

只有这一点成立,WBC、ANC、HSC、骨髓niche以及后面的所有机制数据,才真正开始汇聚成一个有临床开发意义的骨髓抑制候选药。

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